骨质吸收检测太难?试试仿生涂层,提高实验效率与数据准确性

学术   科学   2025-01-14 07:31   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

在骨代谢研究领域,破骨细胞的吸收活性检测一直是技术难点之一,尤其是在模拟雌激素缺乏环境时,实验的复杂性和数据不稳定性常导致研究效率受限。传统方法依赖动物骨片或牙本质切片,尽管能够显示骨吸收坑,却难以实现细胞的实时观测和定量分析。在这方面,2025年1月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了加拿大多伦多大学士嘉堡校区(University of Toronto Scarborough)Rene E. Harrison题为“In Vitro Assay to Examine Osteoclast Resorptive Activity Under Estrogen Withdrawal”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5155
关键词雌激素剔除 生物模拟 破骨细胞 分化 骨吸收 磷酸钙涂层 吸收陷窝分析 显微镜定量分析

破骨细胞(Osteoclast)一种来源于造血系统单核-巨噬细胞系的多核大细胞,主要功能是降解骨基质,参与骨组织的吸收和重塑过程。它们通过分泌盐酸和溶解酶(如抗酒石酸酸性磷酸酶、组织蛋白酶K等)来溶解无机骨盐和分解有机基质(主要为胶原蛋白)

破骨细胞是负责骨基质吸收的多核细胞,在骨重塑过程中与成骨细胞协同工作,以维持骨组织的动态平衡。然而,绝经后雌激素水平下降会破坏这一平衡,导致破骨细胞的形成和活性增加,而成骨细胞功能减弱,最终引发骨质疏松症等骨代谢疾病。研究雌激素缺乏对破骨细胞功能的影响,多采用卵巢切除小鼠模型或原代巨噬细胞体外培养方法,但这些方法存在实验复杂、细胞获取困难等问题。相比之下,小鼠巨噬细胞系RAW 264.7因其易于操作、能够高效分化为破骨细胞而成为理想的研究工具。本综述介绍了一种基于RAW 264.7细胞的体外模型,采用仿生无机磷酸钙涂层培养底物,可有效模拟破骨细胞的吸收行为,并结合荧光成像技术,提供简便且高效的研究方法,用于探讨雌激素缺乏对破骨细胞功能的影响及相关机制


  • 采用RAW 264.7细胞系,避免了原代破骨细胞培养中细胞提取和扩增的复杂步骤,保证了细胞来源的一致性和实验的可重复性。

  • 使用模拟天然骨基质的无机涂层作为培养底物,可精准测量破骨细胞的吸收活性,替代动物骨片和牙本质切片,更易于观察和操作。

  • 该模型能够模拟雌激素存在与缺乏条件,便于研究雌激素对破骨细胞形成与功能的调控作用。

—————文中代表性图—————

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图2. 实验流程图形概述(来自Bio-protocol期刊

图3. 仿生骨涂层盖玻片的制备(来自Bio-protocol期刊

图4. 对照条件下的破骨细胞,在磷酸钙涂层盖玻片上固定并染色。(来自Bio-protocol期刊
  • 药物筛选与疗效评估
    该模型可用于评估抗骨吸收药物对破骨细胞活性的抑制效果,帮助筛选和验证新型抗骨质疏松药物。
  • 基因功能研究
    ‍通过基因敲除或过表达实验,结合该模型研究与破骨细胞功能相关的基因在骨吸收过程中的作用。
  • 细胞骨架与信号通路分析
    利用免疫荧光成像技术,该方法可用于观察破骨细胞骨架重塑、F-肌动蛋白环形态变化及相关信号通路的调控机制。


个方法的可重复性已经被本文作者加拿大多伦多大学士嘉堡校区(University of Toronto Scarborough)Rene E. Harrison团队验证过,相关实验数据与结果发表在Int J Mol Sci,DOI:10.3390/ijms25116134。

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Fiorino, C., Omer, S., Gandhi, N. and Harrison, R. E. (2025). In Vitro Assay to Examine Osteoclast Resorptive Activity Under Estrogen Withdrawal. Bio-protocol 15(1): e5155. DOI: 10.21769/BioProtoc.5155.

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